Oui, les plantes ont besoin de dioxyde de carbone. Non, cela ne signifie pas qu’il est inoffensif.

Le dioxyde de carbone joue un rôle fondamental pour les plantes, servant de pilier central à la photosynthèse. Grâce à ce processus, les plantes convertissent le CO₂, l’eau et la lumière solaire en sucres essentiels à leur développement, tout en produisant de l’oxygène, vital pour la vie sur Terre.

Néanmoins, il est simpliste et trompeur d’affirmer que les concentrations actuelles de CO₂ atmosphérique, dépassant 425 parties par million (ppm) en 2024 –la concentration la plus élevée depuis 800 000 ans^[1]–, sont intrinsèquement bénéfiques pour la flore. Une telle affirmation occulte les impacts délétères du changement climatique global. Ce type de discours tend à valoriser les prétendus atouts d’un CO₂ atmosphérique élevé, tout en édulcorant ses effets nuisibles sur le climat. Ce discours s’appuie sur l’argument simpliste que, comme les plantes ont besoin du CO₂, ces concentrations accrues seraient sans danger, voire avantageuses.

Les scientifiques ont montré que le changement climatique, causé par les niveaux actuels de CO₂, n’est nullement anodin. Comme le mentionne le GIEC dans son rapport du Groupe de Travail II de 2022 : « Le changement climatique induit par l’homme, marqué par des événements extrêmes plus fréquents et intenses, engendre des conséquences négatives, généralisées, et de considérables pertes pour la nature et l’humanité, allant au-delà des variations climatiques naturelles »^[12] Ces impacts néfastes et généralisés touchent également les plantes, malgré leur dépendance au CO₂.

« Les avantages de l’augmentation des concentrations de CO₂ pour la croissance des plantes sont de plus en plus contrebalancés par les impacts négatifs, en particulier du réchauffement climatique », a déclaré Sara Vicca, professeure adjointe à l’Université d’Anvers. « Cela est vrai tant pour les écosystèmes naturels qu’agricoles », ajoute-t-elle.

Pour éclairer cette question, nous avons sollicité des experts qui nous ont permis de détailler la relation entre les plantes, le CO₂, et les changements climatiques.

Les limites de la capacité de séquestration du puits de carbone terrestre 

Il est couramment avancé que le dioxyde de carbone (CO₂) est bénéfique pour les plantes, en stimulant leur croissance. En effet, des données satellitaires ont révélé qu’entre 1982 et 2009, l’augmentation de CO₂ atmosphérique a renforcé le verdissement, de 25% à 50% des zones végétalisées mondiales^[2]. Cet accroissement de la végétation a, selon la NASA, modéré le réchauffement climatique de 0,2 à 0,25 degré Celsius… Autrement dit, le monde serait encore plus chaud sans cette augmentation de la croissance des plantes. »^[3]

Figure 1 – Carte montrant la tendance au verdissement dans une grande partie du monde entre 2000 et 2018. Les zones vertes indiquent un verdissement accru (augmentation de l’indice foliaire), tandis que les zones brunes montrent une diminution. « L’indice foliaire » est la quantité de surface foliaire, la surface des feuilles exposée à la lumière, par rapport à la surface au sol. Source : NASA.

Le phénomène par lequel le CO₂ est capté par la végétation et le sol est connu comme le puits de carbone terrestre. Ce dernier, ainsi que le puits de carbone océanique, sont bénéfiques pour la planète. Ils permettent à une partie du CO₂ excédentaire émis par les humains de ne pas contribuer au réchauffement de la planète. Mais cela ne signifie pas que le CO₂ que nous émettons est inoffensif.

« Le puits océanique, le puits de carbone terrestre – ils n’absorbent qu’une fraction des émissions produites par les humains », nuance Thomas Bytnerowicz, chercheur postdoctoral à l’Université du Texas à Austin. « Cela nous aide, mais plus nous en émettons, plus il y aura de CO₂ dans l’atmosphère, même si de plus en plus est absorbé par les forêts et les océans. »

Ce qui pourrait arriver au puits de carbone terrestre à l’avenir est étudié par les scientifiques, notamment à cause de la fonte du pergélisol, un important puits de carbone^[20].

« Nous observons déjà les premiers signes d’un déclin du puits de CO₂ terrestre, l’augmentation des vagues de chaleur extrêmes et des sécheresses semblent être une raison clé de ce phénomène », explique Vicca. « Cela signifie qu’avec la progression du réchauffement, le puits de carbone terrestre diminue et, face à un réchauffement non maîtrisé, le sol risque de devenir une source de CO₂ pour l’atmosphère à long terme. »

De plus, le verdissement peut s’accompagner de ses propres défis. L’Arctique est l’une des régions qui connaît un verdissement, les températures y augmentant trois fois plus rapidement que dans le reste de la planète. Outre les problèmes posés par le recul de la couverture neigeuse aux communautés arctiques, une étude de 2022 a révélé que « le verdissement de l’Arctique ne se traduit pas nécessairement par une absorption nette accrue de CO₂, car les gains en carbone du début et du pic de saison pourraient être compensés par une perte de CO₂ en fin de saison, et la respiration pourrait contrebalancer l’augmentation de la productivité des plantes. »^[13] Cela signifie que même si la végétation arctique continue de croître en taille et en densité, ou de s’étendre dans des zones auparavant peu végétalisées, elle pourrait ne pas compenser le changement climatique autant que les scientifiques l’avaient espéré.

De même, le verdissement dû à l’agriculture intensive présente aussi des limites. Alors que les arbres stockent le carbone sur le long terme, les cultures intensives libèrent beaucoup plus rapidement le carbone qu’elles ont capturé. Or l’agriculture joue un rôle significatif dans le verdissement observé ces dernières années : une étude de 2019 a montré que « le verdissement des terres cultivées est le plus grand contributeur à l’augmentation nette de la surface foliaire à l’échelle mondiale depuis 2000 (33 %). »^[25]

Plus de croissance, moins de nutrition 

Les cultures sont parfois évoquées lorsqu’il est question des bienfaits du CO₂ pour les plantes et la planète. Par exemple, un article de blog de Contrepoints affirmait que « ce verdissement est une bonne nouvelle” qui signifierait davantage de nourriture pour les animaux et “des rendements plus élevés pour les agriculteurs ».

Mais cette affirmation est trompeuse comme l’explique Frances Moore, professeure adjointe à l’Université de Californie Davis. « Nous constatons qu’avec un réchauffement supérieur à environ 1 degré, les effets néfastes du réchauffement l’emportent sur les effets bénéfiques du CO₂, ce qui se traduit par des effets négatifs nets sur les rendements agricoles », explique Moore dans un courriel.

Figure 2 – Impact des variations de température sur le rendement de quatre grandes cultures. Les lignes les plus sombres, moyennes et les plus claires représentent respectivement les réponses aux 75e, 50e, et 25e quantiles de la température de base pendant la saison de croissance. Les lignes en pointillés représentent l’intervalle de confiance à 95% basé sur 750 rééchantillonnages bootstrap par blocs. Les courbes de réponse tracées ne concernent que la température et excluent la fertilisation par le CO₂ ou l’adaptation. Les changements de température sont relatifs à une base locale de 1995-2005. [9] Source : Moore et al.

Il a été démontré que des niveaux accrus de CO₂ ont une influence complexe sur de nombreuses cultures, entraînant parfois une croissance plus forte, mais aussi une moindre valeur nutritive. Une étude de 2016 a découvert que des niveaux élevés de CO₂ entraînent une “baisse constante des teneurs en vitamines B1, B2, B5 et B9 et, inversement, une augmentation de la vitamine E” dans le riz, une source alimentaire clé pour plus de deux milliards de personnes dans le monde^[6]. L’étude a également confirmé que “les teneurs en protéine, enfer et en zinc” sont en déclin^[7].

« La faim cachée, c’est-à-dire l’apport insuffisant de vitamines et de minéraux comme le zinc ou le fer dans des régimes alimentaires suffisamment caloriques, touche actuellement environ deux milliards de personnes et le problème est amplifié par la volatilité des prix des denrées alimentaires », note un article de 2014 publié dans Nature Climate Change: « La fertilisation par le CO₂ et le changement climatique – qui devrait augmenter les prix et la volatilité des denrées alimentaires – exacerberont probablement la faim cachée »^[19].

Une étude de 2014 a également alerté sur les menaces généralisées à la nutrition humaine dues à l’augmentation des niveaux de CO₂, révélant qu’un taux de “CO₂ élevé est associé à des baisses significatives des concentrations de zinc et de fer dans toutes les herbes et légumineuses de type C3 [C3 désignant un type de photosynthèse qu’utilisent ces plantes].”^[8] 

L’étude précise : “La concentration mondiale de CO₂ [dans l’atmosphère] devrait atteindre 550 ppm au cours des 40 à 60 prochaines années, même si des mesures supplémentaires sont prises pour réduire les émissions. À ces concentrations, nous constatons que les parties comestibles de nombreuses cultures essentielles à la nutrition humaine présentent une valeur nutritionnelle réduite par rapport aux mêmes plantes cultivées dans les mêmes conditions, mais à la concentration ambiante actuelle de [CO₂].”

De plus, le changement climatique pourrait augmenter le stress sur les cultures dû aux parasites agricoles tels que les insectes. Certains impacts du changement climatique, comme les changements de température et de précipitations, peuvent être bénéfiques pour les insectes, tandis que d’autres sont préjudiciables, selon l’emplacement géographique et les espèces d’insectes. Toutefois, une étude de 2022 note que “la plupart des scénarios de changement climatique tendent à favoriser la prolifération des parasites dans le monde entier.”^[23] 

« Cela est particulièrement vrai dans les régions tempérées, où la saison froide reste actuellement un facteur limitant pour le développement des nuisibles, » poursuit l’étude. « Il est prévu que les espèces invasives prolifèrent et s’étendent plus facilement dans les régions tempérées que dans les régions tropicales. En général, l’impact croissant du changement climatique sur les insectes nuisibles devrait se poursuivre à l’avenir, surtout que la température moyenne mondiale est prévue d’augmenter au cours des prochaines décennies selon tous les scénarios climatiques disponibles. »

Ces résultats ont aussi des répercussions économiques : une étude de 2017 a montré que, même en tenant compte des effets bénéfiques du CO₂ sur les plantes, le coût de l’impact du CO₂ issu de l’agriculture fait plus que doubler le coût social du carbone^[9]. Cela représente une somme importante si l’on considère qu’en 2023, environ 40 milliards de tonnes de CO₂ ont été émises par les activités humaines.

Ensuite, les impacts sur l’agriculture devraient s’aggraver à mesure que le climat se réchauffe. Une étude de 2021 a révélé qu’à l’avenir, les vagues de chaleur pourraient causer 5 à 10 fois plus de dommages aux cultures qu’on ne le pensait auparavant^[22]. Les résultats d’une autre étude de 2021, utilisant des modèles pour prédire les impacts du climat sur l’agriculture, suggéraient que “les principales régions productrices de céréales seront confrontées à des risques climatiques anthropogéniques distincts plus tôt que prévu précédemment”^[18]. Et une étude de 2022 projette qu’en 2100, un ensemble d’événements météorologiques extrêmes – tels que des précipitations extrêmes, des chaleurs et des sécheresses – engendrera un risque accru d’échec des cultures de maïs lié au climat^[24].

Les impacts plus larges du changement climatique

Le CO₂ atmosphérique n’existe pas en vase clos, il affecte l’ensemble du climat, entraînant un réchauffement qui peut exacerber les vagues de chaleur, la sécheresse, les feux de forêt et les précipitations extrêmes, tous susceptibles d’avoir un impact sur les plantes.

À mesure que les températures se réchauffent, certaines plantes déplacent leurs aires de répartition plus au nord et vers des latitudes plus élevées. Ce mouvement « crée le potentiel pour des interactions inter-espèces inédites », selon une étude de 2020 publiée dans Nature Climate Change^[14]. L’introduction de nouvelles espèces dans un habitat existant peut causer des problèmes pour les espèces qui s’étaient déjà adaptées à celui-ci : “Il a été démontré que les espèces introduites et celles qui se déplacent dans l’espace ont un impact sur les communautés déjà présentes en consommant, parasitant ou concurrençant les espèces indigènes qui n’ont pas la capacité ou les défenses nécessaires pour les vaincre. »^[14] La recherche scientifique montre qu’à mesure que la Terre continue de se réchauffer, les plantes subiront des pertes d’aire de répartition : avec environ 3,2°C de réchauffement, des pertes d’aire de répartition de plus de 50 % sont projetées pour 44 % des plantes^[15]. En attendant, si le réchauffement est limité à 1,5°C, ces projections de pertes tombent à 8% des plantes^[15].

Le changement climatique a également déjà conduit des extinctions d’espèces dans le monde végétal. Une étude a révélé que des températures plus élevées et des périodes de sécheresse plus longues ont contribué à l’extinction de deux espèces végétales dans la Forêt-Noire en Allemagne – et a révélé que 10 autres espèces étaient menacées d’extinction en raison de ces conditions climatiques^[16]. Et la recherche a montré que les plantes endémiques – celles qui vivent uniquement dans une partie du monde – sont encore plus à risque que les plantes indigènes et introduites^[17].

Les plantes ont besoin de plus que du CO₂ pour survivre ; l’eau, par exemple, est un ingrédient clé pour la croissance des plantes. Les scientifiques ont découvert que des niveaux plus élevés de CO₂ signifient que les plantes utilisent moins d’eau pour la photosynthèse. C’est la conséquence de l’impact du CO₂ sur les stomates des plantes, de minuscules pores que les plantes utilisent pour absorber le CO₂ et libérer de l’eau. Un CO₂ atmosphérique élevé peut amener les plantes à fermer partiellement leurs stomates – ainsi que, dans certains cas, à réduire effectivement la densité des stomates, une découverte qui a des implications pour le cycle mondial de l’eau^[4].

Mais la relation entre le CO₂ élevé et l’utilisation de l’eau est compliquée. Comme l’augmentation des gaz à effet de serre dans l’atmosphère entraîne le réchauffement de la planète, ces températures plus élevées donneront aux plantes des saisons de croissance plus longues – et donc plus de temps pour absorber l’eau. Et comme les plantes grandissent davantage dans des environnements plus chauds et à plus haut CO2, elles auront besoin de plus d’eau, selon une étude de 2019^[5].

« Pour de vastes régions continentales, avec de grandes populations demandant de l’eau, la dernière génération de modèles projette que la demande totale en eau de la végétation augmentera avec le réchauffement, indépendamment de l’augmentation de la résistance de surface à l’évapotranspiration (ET) due à la fermeture des stomates, qui a longtemps été présentée comme une panacée pour le dessèchement continental prédit à partir des métriques d’aridité utilisant l’évapotranspiration potentielle (PET). »^[5]

Alors que le changement climatique exacerbe la sécheresse extrême de certaines régions, on s’attend à ce que les plantes soient encore plus soumises au stress. Une étude de 2019 a examiné l’impact des sécheresses sur la production primaire brute (PPB), autrement dit la « base de la croissance de la végétation et de la production alimentaire dans le monde entier », note l’étude. Elle révèle que « l’ampleur des réductions moyennes mondiales de la PPB associées aux sécheresses extrêmes devrait être presque triplée d’ici au dernier quart de ce siècle (2075–2099) par rapport à celle de la période historique (1850–1999) sous des scénarios d’émission de gaz à effet de serre (GES) élevés et intermédiaires. »^[21]

« Même si les plantes peuvent, dans de nombreux cas, bénéficier de niveaux accrus de dioxyde de carbone qui sont prédits pour l’atmosphère future, l’impact de la sécheresse sévère sur la destruction de ces plantes sera extrême, en particulier en Amazonie, en Afrique du Sud, en Méditerranée, en Australie et dans le sud-ouest des États-Unis, » a déclaré l’auteur principal de l’étude Chonggang Xu du Laboratoire national de Los Alamos à ScienceDaily en 2019.

D’où viennent ces affirmations ?

Des affirmations associant le besoin des plantes en CO₂ à l’idée que le CO₂ élevé dans l’atmosphère est inoffensif sont apparues dans diverses publications. En plus du blog Contrepoints mentionné plus haut, des médias tels que Sud Radio et la revue Conflits, ont relayé les affirmations trompeuses de François Gervais comme quoi le CO₂ “n’est pas un poison, mais un fertilisant […] bon pour les plantes”. Il est aussi affirmé dans la revue Conflits qu’il faut “dire merci au CO₂” car l’augmentation de sa concentration et de son effet fertilisant sur les plantes depuis 40 ans représenterait “un bénéfice pour l’humanité”. 

Ces affirmations sont des exemples de sélection biaisée. En se concentrant uniquement sur une partie de la connaissance scientifique – que les plantes ont besoin de CO₂ pour la photosynthèse – et ses résultats associés – que l’augmentation du CO₂ dans l’atmosphère a été liée à un reverdissement global général – ces sources ignorent ou sous-estiment les nombreux effets négatifs du changement climatique et des taux de CO₂ sur les plantes.

REFERENCES

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